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美研制新式太阳能热光伏发电系统

`清洁能源网   2014 年 01 月 25 日 11:25   来源:科技日报讯

  

        据物理学家组织网1月20日(北京时间)报道,美国麻省理工学院(MIT)的科学家最新研制出一套太阳能热光伏发电(STPV)系统,系统内 的一个高温材料发出的热会被光伏电池收集起来,因此新系统不仅能利用更多太阳光,也有望使存储太阳能变得更容易。研究发表在本周出版的《自然・纳米技术》 杂志上。

  该研究的领导者之一、机械工程学副教授伊夫林・王解释说,传统的硅基太阳能电池“无法利用所有光子”,因为要想将一个光子的能量变成电能,要求光子的能级与光伏材料带隙的能级相匹配,尽管硅的带隙与很多波长的光匹配,但也有很多不匹配。

  为解决这一问题,他们在太阳光和光伏电池之间,插入了一个两层的吸收―释放设备。该设备由碳纳米管和光子晶体等组成。该设备的外层直面太阳光, 是一排多壁的碳纳米管,其能有效吸收太阳光并将其转化为热,当这种热将其紧紧依附的光子晶体加热时,光子晶体会“发出”光,这种光的最高密度几乎与光伏电 池的带隙相吻合,这就确保被吸收器收集的大部分能量能转化为电。

  传统硅基光伏电池存在能源转化效率方面的理论限制(肖克利―奎伊瑟极限),其光电转化效率最高为33.7%。而几年前兴起的这种太阳能热光伏发电系统“可以显著提高效率,最理想的情况可能超过80%”。

  但这一理念在实验过程中遇到了很多障碍,此前的STPV设备的转化效率还不足1%,最新STPV设备的转化效率为3.2%。研究人员表示,随着研究的进一步进行,有可能达到20%,届时就能进行商业化生产了。

  由于这套系统的吸收―释放设备依靠高温来运行,其尺寸非常关键:物体越大,表面积与体积的比值越小,因此,尺寸越大,其热损失下降越快。这次测试在一块1厘米的芯片上进行,以后将在10厘米的芯片上进行。

  总编辑圈点

  作为一类较为新兴的太阳能技术,热光伏系统由于集光伏和光热技术所长于一身,近年来颇受各国科学家关注――它可以吸收大部分太阳光,显著提升光 电转化效率;它主要依靠热来工作,能让能源存储变得更简单快捷。然而,一项在理论上可行的新技术,真正要走向市场,甚至哪怕仅仅是在实验室从图纸变成样 机,都需要大量时间的耗磨和新材料等周边技术的支持。热光伏也是如此。本文的研究距离终点其实还相差很远,但这2.2%的进步,绝对是成功路上坚实的堡 垒。
 

> 关键词:新式太阳能热光伏发电系统    




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